物理学家对质子内部结构进行了首次3D测量

记者Lizzie Gibney与Latifa Elouadrhiri谈了她的团队对质子内部的最新研究1。

成绩单

面试官：丽兹吉布尼

在《自然》杂志上，我们谈论了大量有关暗物质的问题。但是，无聊的老普通问题呢？它可能只占宇宙材料的15％，但这是相当重要的一部分。毕竟，它构成了我们所看到的一切，从恒星到我们。即使它可见，它仍然隐藏着许多谜团。宇宙中大部分物质是由质子组成的。但是质子是由什么组成的呢？那就是事情变得有些模糊的地方。质子太小了，无法在显微镜下看到-比原子小100,000倍。因此，相反，物理学家通过从质子上敲击高能电子来研究质子。这些实验表明，每个质子必须由更多基本粒子组成：三个夸克，它们由强大的核力保持在一起。但是科学家对夸克如何以3D排列或有关质子的机械性质的任何知识还不多。直到现在，物理学家才开发出可以使他们探查质子内部的技术：这种质子对这里的任何事物都至关重要。听到后，我与物理学家Latifa Elouadrhiri进行了交谈，他解释了研究质子的技术是如何发展的。

受访者：Latifa Elouadrhiri

在90年代之前，我们唯一可以研究的是质子的一维结构。在90年代，出现了新的形式主义，使我们能够将电磁过程连接成质子的三维结构。让我作一个简单的类比-因此，我们在90年代和00年代之前所做的事情就像我们要研究心脏，而我们正在通过电描记法进行研究，这是仅记录心脏电活动的过程。赋予我们一维结构的心脏，它告诉我们很多关于心脏的知识，但不能告诉我们一切。现在有了心脏，我们有了医疗3D成像技术，现在，这些技术可使医生以非侵入性的方式了解心脏的结构。这就是我们想要进行的新一代实验。

面试官：丽兹吉布尼

那您该如何进行这些实验呢？

受访者：Latifa Elouadrhiri

我们通过非常精确的测量向质子发射高能电子。但是，为了了解结构，我们希望能够了解传递给夸克的能量和动量，以便您既可以理解理论上的发展来解释结果，也可以获取进行测量的技术上的发展。。

面试官：丽兹吉布尼

因此，新的理论可以将质子内部的电子反弹与质子内部实际发生的事情联系起来，例如夸克上的力？

受访者：Latifa Elouadrhiri

的确如此，并且只有从实验中我们测量了所有必要的可观测量后，它才能进行这种解释。

面试官：丽兹吉布尼

那么，您实际上在做什么呢？您向质子发射电子，会发生什么？

受访者：Latifa Elouadrhiri

因此，我们发射高能电子，因为通过增加能量，波长更小，因此我们可以看到更深的物体。我们测量了夸克发出的光以及散射的电子，然后我们还测量了质子。因此，我们将质子保持完整，对其进行测量，然后对产生的光子，光和散射电子进行测量。为了使用形式主义并了解结构，我们需要检测所有这些处于最终状态的粒子，也就是说，这是早期电子散射实验不可能做到的。

面试官：丽兹吉布尼

那是什么，您看到了什么，您对质子内部的结构发现了什么？

受访者：Latifa Elouadrhiri

因此，这是我们对质子内部夸克经历的压力分布的首次测量。因此，我们发现存在巨大的向外压力，但是如果中心处只有这种压力，质子就会爆炸。但是，另一个压力正在向另一个方向移动，该压力平衡了使质子稳定的中心压力。

面试官：丽兹吉布尼

这是我们非常感谢的。

受访者：Latifa Elouadrhiri

是!

面试官：丽兹吉布尼

您能否让我知道我们正在谈论的力量的规模，或质子中心的压力？

受访者：Latifa Elouadrhiri

因此，我们测得的压力为10至35帕斯卡。例如，这是中子星内部压力的10倍。